CN1066667C - 具有通气性能的轮胎硫化模具 - Google Patents

Abstract

一种用于对轮胎进行硫化的硫化模具，它具有带有至少600至3000个通气孔的模具壁。在每个通气孔中插入有一个阀门。该阀门设计成拉伸未硫化轮胎的表面，插入到硫化模具内进行硫化，闭合上该阀门并且该阀门在硫化后将硫化的轮胎取出时被开启。

Description

具有通气性能的轮胎硫化模具

本发明涉及一种用于充气车辆轮胎的制造的硫化模具，该模具具有多个通气孔，其数量在1000至3000范围内。

众所周知，任何轮胎硫化模具都必须通气，以便使得未硫化的轮胎在从内侧吹制的过程中可以与硫化模具的成形工具紧密接触。在此过程中，未硫化的轮胎的外侧将空气沿径向向外推挤。当此空气不能被排出时，它就会被压缩到正好小于所施加的吹制压力。虽然施加压力会导致橡胶内空气吸附能力的增加，但是，空气吸附能力仍相当低。既没有被排出也没有被溶解的在橡胶材料内的余下的空气，会在硫化模具的内轮廓和未硫化的轮胎的外轮廓之间形成局部的缓冲空间。在硫化模具和未硫化的轮胎之间的这些局部位置处的错位接触不仅会导致在这些部位处在未硫化的轮胎内形成凹陷，而且会因空气相对于硫化模具的金属的热传递系数的大大减小而减小其受热程度。这会导致橡胶的不充分的硫基硫化，从而导致材料在使用时的失效。

因此，所有的轮胎制造商都对硫化模具的通气问题给予极大的关注。

轮胎胎面的胎纹一般来说是非常繁多的，它们包括纵向的和横向的沟槽以及多条切纹，有时候还有均匀的弯曲切纹，它们形成象履带板和撑条那样的不同的正部分。至于充气性能方面，形成轮胎胎面的负部分的硫化模具的多个凸起部，一般沿径向向内将要消除的空气体积分成众多隔离开的槽腔，每个槽腔要求将其内的空气体积除去或排出，因此，每个槽腔要求有至少一个通气孔。

根据最老的并且目前仍然流行的技术，采用了多个细小的孔来使硫化模具通气，这些细小的孔大致地垂直于所要形成的表面延伸。这些孔这样安置在成形工具上，使得它们通向硫化模具的外侧部件的通气孔。这些孔具有大致0.7-1.5mm的直径，这取决于孔的深度和轮胎的尺寸。典型的客车轮胎的硫化模具具有大致1500个通气孔；典型的雪地轮胎的硫化模具具有多于2500个通气孔。

这些孔对要被排出的空气呈现了最小的流阻。但是，对于粘性橡胶的流阻也是最小的，因此，在吹制压力产生之后，直至足够的交联(硫化)防止了橡胶材料的进一步流动为止，大量的橡胶会流入通气孔内。一般来说，可以通过调节硫化的速度，选择温度随时间变化的过程，以及选择促进剂和硫的剂量，通气孔的直径，以及胎面上硫化的毛状过量橡胶的断裂稳定性，来防止在将轮胎从模具中取出的过程中过量的橡胶断裂。如果过量的橡胶断裂了，毛状的凸起部会滞留在相应的通气孔中，从而阻止了在另一个轮胎硫化的过程中硫化模具的良好的通气。

但是，特别是对于高档轮胎来说，许多客户并不喜欢所生产轮胎的毛状的外观。因此，在许多的情况下，在将轮胎分运到轮胎销售商的手上之前，要将毛状物去掉。已知有各种各样的技术来这样做，这些技术类似于切屑工艺，刨削工艺或磨削工艺。还知道可以对毛状物进行过度冷却，以便在轮胎的胎面上制出光洁的切纹边缘。但是，所有的这些技术都要求相当大的成本。

因此，长期以来，人们的目的是要提供生产没有毛状过量橡胶的轮胎的装置和/或方法，而不需要硫化后进行的处理步骤。为了解决这个目的，现有技术中已知有多种建议。

从美国专利US 3377662中可以知道在每个通气孔中插入一个销，该销的横截面基本上是星形的，该星的外包络形要稍稍大于通气孔的内径，以便使每个销可以通过压配合固定到相应的通气孔内。因此，最初具有较大横截面积的通气孔就分隔成具有较小的横截面积的多个较小的槽腔。这样形成的各个槽腔的横截面积的总和是这样节流的通气孔的横截面积的大约1/10，从而使得每个槽腔的横截面积是初始横截面积的大约100分之一。这个方法是基于这样的已知的知识，即钻孔工具不能超过关于工具的长度与所钻的直径的比值的某个限定值，因为超过了这个限定值，钻头就会断裂。因此，通气孔的直径不可能选择得象所要求的那样小。

但是，为了达到要求的通气功能，流动横截面基本上要比钻孔工具所能钻出的孔小。因此，往外压出的毛状橡胶材料的直径就会非常小。本发明的基本构思是：通过将用常规钻孔工具钻出的直径较大的孔分隔成多个狭窄的通道的方式，使孔的横截面积大大地减小。欧洲专利0518899提出的是基本上同样的方法。

欧洲专利申请0311550揭示了将基本上是圆形的销插入已知的通气孔中的方法，该销具有稍稍小于在成形轮胎的硫化模具的侧面处的通气孔的内径的外径。在径向向外的局部区域，通气通道设置有将相应的销通过压配合固定住的突起部。

因此，此专利申请也是涉及通过插入销使横截面积较大的通道变窄的改型方法。此专利与前面讨论的美国专利的不同之处在于：通气孔的其余流动横截面没有被分隔成多个被安置成一个圆上的小的间隙，但是，形成了一个连续的窄的环形间隙。虽然根据美国专利US3377682的镶嵌件的星形外侧轮廓可以通过用对应的压铸模拉拔一根金属丝的方式廉价地生产，但是根据欧洲专利申请0311550的通气通道的花键孔轮毂型内轮廓则需要更加昂贵的切削加工。

欧洲专利申请0591745建议在与轮胎接触的硫化模具中使用一种多孔的材料。这些孔的尺寸应该小于0.05mm。这种材料的气孔应该大到足以提供相当快速的空气排放，但是又要小到足以防止橡胶流入这些孔中，从而导致气孔堵塞。

但是，在这方面的经验已经显示，在小的硫化周期次数之后，这些气孔就已经被堵塞住了。而且，气孔的疏通是不可能的。

从欧洲专利申请0440040中可以得知，将模具段沿连接要求通气的部位的平面分成若干局部的段。同样，这样是基于通气通道必须制得较小以便使所产生的流阻只允许橡胶非常浅地渗透到这些通道内。

与前面所讨论的现有技术的方法不同，该方法允许通过将相应的模具段拆卸成局部的段的方式对通气间隙进行清洁。而且，这种模具，因具有大量的接触表面，而这些表面对于最现代的轮胎胎面设计来说，不再会是平面的，而必须是对应于成品轮胎的横向沟槽的槽迹而弯曲，所以会是非常昂贵的。

从德国专利申请3914649中可以得知这种通气间隙的一种特殊的布置，在该公开文本中是以标号18标示的，它们被直接布置在肋的底部处(见第2栏，第43行)。

欧洲专利申请0451832也揭示了一种通气间隙的布置方式，其是将模具段细分成迷宫式的结构。该德国专利申请1933816(权利要求6)，日本专利申请7691423，日本专利申请51119776，和美国专利申请4691431以及美国专利申请4708609都是基于同样的构思。

还有人建议，重复地在对轮胎胎面进行成形之前使轮胎硫化模具形成真空。为此，通气通道的数量相当的小就足够了；对于使模具形成真空有满意的时间限度的情况，甚至一个通气通道就足够了。

在这种模具中生产的轮胎完全没有任何的突伸的过量橡胶，也就没有必要对模具进行清洁了。

但是，不利的方面是，对于轮胎硫化模具的尺寸和若干分隔平面来说，用相当高的成本只能获得低于0.1巴的真空度。而且，对于0.1巴的真空度来说，还存在超过橡胶对空气的溶解吸收能力的残余的空气。因此，通气通道不可能完全去掉。在美国专利4573894，4597929和5283022以及德国专利公开说明书2210099和欧洲专利申请0458154中也提出了类似的建议。欧洲专利申请0414630也涉及这种方法并且还教导进行相反的操作，即为了排空成品硫化轮胎，将气体通过通气通道吹入硫化模具内。这后一种方法，没有前面的真空应用，可从美国专利4812281中得知。

德国专利公开说明书2200314和2524538以及3142288都公开了加工没有侧向流动的模压喷射部件的装置。一个通气通道相对于模穴同心地设置并且通向一个排气装置，该排气装置在开始聚合物混合体的注射模塑前，先在模具中产生完全的真空。残余的空气的压力可以是这样的小，因为只存在一个具有非常短的弧形长度的密封表面。在注射模塑开始后不久，即在用聚合物混合体完全充满模穴之前，用一个具有锥形阀板的阀将通气通道闭合上。

阀门关闭是通过使流入阀板的表面上的聚合物混合体撞击在模穴的侧面上的方式直接地(德国专利公开说明书2200314和德国专利公开说明书3142288)或通过板由单侧作用的传送压力导致的变形间接地(德国专利公开说明书2524538)导致的，该单侧作用的传送压力通过一个位移机构传递到该阀板上。阀非常早地闭合确保了没有聚合物混合物可以进入到密封表面和阀板背离模穴的锥形表面之间的间隙。这样可以完全防止侧向流动，并且从开始就避免了阀被粘堵的问题。因此，在卸下精硫化零件，特别是橡胶密封件和垫圈时，提供一个弱的螺旋弹簧就足以使阀开启。

但是，这种通气技术具有这样的问题，在硫化模具内的残余的空气在阀非常早地开始闭合后不能被排出，而是受到压缩。这个缺陷在高质量的注射模中可以允许，因为非常少量的残余空气可以通过排空而得到。此外，根据其类型，用于传输聚合物混合物的挤出机可以达到100至400巴的压力，通常约为300巴。因此，在注射模具内的极少量的残余空气可以被压缩到极端的程度，使得在充填过程结束时，残余空气的量实际为零。此外，高压还会增加可以溶解在橡胶材料内的空气的数量。

由于这样少量的残余空气因较大的容积(约大于10的三次方)和因很多的对接密封表面具有非常大的弧形长度而不可能滞留在轮胎的硫化模具内并且由于小客车和机器脚踏车的轮胎制造时的吹压只有约10巴，对于重型卡车的轮胎只有约15巴，因此此种现有技术的没有侧向流动的注射模塑方法不可转用到充气车辆轮胎的制造中。

从德国专利公开说明书3622598中可以了解到用于多成份塑料的成形工具上的通气孔在一个可手动移动的冲杆上的布置方式。

在现有技术的总的回顾中可以看到，上述建议中的某些建议已经做了小的改进，但是，至今为止，没有提出一种令人完全满意的使车辆轮胎的硫化模具通气的方法，这点因这样的事实而是显然易见的，即至今为止，大部分轮胎在从硫化模具中取出后仍然呈现不希望有的侧向流动形成的毛状突出物。

因此，本发明的目的是提供一种硫化模具，该模具允许进行实际上没有侧向流动的充气车辆轮胎的制造，而不需要在硫化后进行切割操作。

根据本发明的用于制造轮胎硫化模具，其具有：(a)600至3000个通气孔，其中每100个该通气孔有一个阀门；(b)每一个该阀门有一个可移动的阀件，该阀件带有一个阀轴和一个阀板；(c)该阀板在朝向模具内腔的一侧具有一个至少基本上平的表面；(d)每一个该阀门的该阀件通过压在该阀板的该基本上平的表面上的压力而迫近闭合位置，该压力为将聚合物混合物在压印胎面花纹时所施加的压力；(e)当不存在从该模具内腔用以取下该轮胎时施加到该阀板的压力时，则每一个该阀门的该阀件通过一个压力较弱的弹簧进入敞开位置；其特征在于：(A)该弹簧为一金属丝螺旋弹簧；(B)当该阀门处于闭合位置时，该弹簧受压缩；(C)该弹簧围绕该阀门的该阀轴对中设置，并在该阀门的空腔侧大致延伸直至该阀门的该阀板。

最好是，该阀门具有一个阀件，该阀件包括一个阀轴和一个连接到该阀轴上的阀板，该阀板具有截锥形的形状，其上一个基本上是平的平面面朝硫化模具的内侧，其中该阀板的锥形表面背离硫化模具的内侧，该阀门具有一个用于与该锥形表面的匹配的反向表面，该阀门还包括一个用于将该阀门偏压到开启位置上的恢复弹簧，其中，该阀门在压印胎面花纹的过程中在与未硫化轮胎的聚合物混合物接触时被迫进入到闭合的位置上，并且其中，当硫化过的轮胎从硫化模具中被取出时，该恢复弹簧会使该阀门恢复到开启的位置上。

最好是，该匹配的反向表面是设置在模具壁上。

该阀门最好包括一个其上固定地连接着该阀件和该恢复弹簧的阀壳。

该阀壳最好是圆筒形的。

最好是，该反向表面是设置在该阀壳上。

最好是，该阀壳的外径介于2和6mm之间，该外径在阀壳安装在通气孔上之前比通气孔的内径大些。

最好是，该阀门包括一个冲程限制件，该限制件被连接到阀门远离硫化模具的内侧的端部上，用于将阀件在朝开启位置的方向上的冲程限定在不超过2mm。

最好是，该冲程限制件是可拆卸地安装到该阀轴上以便在将阀件卸下时是可拆卸的。

最好是，为了卸下阀件，该冲程限制件是可释放的卡簧连接件的形式用于将阀件带有游隙地连接在阀门内，以便允许开启和闭合阀件的冲程。

最好是，该阀门包括一个带有一个内腔的阀壳，在该阀壳内设置由该阀件和恢复弹簧，其中该阀壳的内腔在阀壳的背离硫化模具的内侧的端部处具有一个第一沟槽，该第一沟槽设置在一个垂直于该阀的阀壳的纵向轴线延伸的平面上，并且在阀壳的纵向轴线的方向上具有第一宽度w15，该冲程限制件包括一个厚度为w16的设置在第一沟槽内的定位弹簧，该冲程限制件还包括一个设置在该阀轴处的宽度为w17的第二沟槽，该定位弹簧与该第二沟槽啮合，其中，第一和第二宽度w15，w17中的至少一个比定位弹簧的厚度大这样大的量，即由公式P=w17+w15-2xw16限定的游隙P至少与阀件的冲程一样大小。

最好是，该定位弹簧在平面图上看具有一个C形主部分和具有连接到该主部分上并且相对于该主部分向外侧弯曲的自由端。这些自由端啮合该第一沟槽。

最好是，在另一个实施例中的定位弹簧在平面图上看具有一个C形的主部分和具有连接到该主部分上并且相对于该主部分向内侧弯曲的自由端。这些自由端啮合该第二沟槽。

最好是，该阀轴具有一个背离该硫化模具的内侧的第一端，该第一端具有一个轴环，其中该轴环具有一个面朝该硫化模具的内侧的对接表面用于限制阀件朝开启位置的冲程，该第一端具有至少一条槽缝，以便允许该轴环的直径被压缩，使得通过压缩该轴环的方式，该阀件可从该阀门上取下。

对接表面最好具有一个截锥的形状，以便朝硫化模具的内侧的拉拔作用会导致该轴环的自动的压缩用于将阀件取下。

最好是，该轴环相对于对接表面的表面具有截锥形的形状，并且通气孔具有面朝该硫化模具的内侧的向内倾斜的锥形进口，以便通过将阀件从该硫化模具的内侧推入该通气孔内，使该轴环自动地受到压缩以便将阀件插入该通气孔内。

最好是，该阀件包括一个带有一个内腔的阀壳，阀件和恢复弹簧设置在该内腔内，该阀壳具有在安装时面朝硫化模具的内侧的朝内倾斜的锥形进口，其中该轴环的相对于该对接表面的表面具有一个截锥形的形状，使得通过将阀件推入该朝内倾斜的锥形进口的方式，使该轴环自动地受到压缩以便将阀件插入该阀壳内。

最好是，该轴环在平面图上看是偏离圆形形状的，使得该轴环的远离至少一个槽缝的直径比该至少一个槽缝附近的轴环的直径大。

根据本发明，每个通气孔包括一个阀门，该阀门设计成可由未硫化的轮胎的拉伸表面在吹制的过程中闭合，并且在取下轮胎时被开启，以便随后要模压以及进行硫化的未硫化的轮胎的压印工艺再次可以用开启的阀门进行。最好是，创造性地安置在通气孔内的阀门的每一个包括一个带有安置在其内的一个阀轴和一个阀板的可移动的阀件，该阀件在背离该硫化模具的内侧的一侧处成形为截锥形的形状，而在面朝该硫化模具的内侧的一侧设置有一个大致上是平的表面。阀板的截锥形的表面分别与一个阀壳的硫化模具的对应段的匹配表面共同配合。

在进行未硫化轮胎的压印步骤的过程中在压紧聚合物混合物时阀门中的每一个阀门都进入到闭合的位置上，该未硫化的轮胎最好是一个充气车辆轮胎。但是，在将成品(硫化过的)轮胎取下时，每个阀门由一个弱弹簧迫使进入到开启的位置上。

虽然在现有技术的注射模具中，这种模具是通过一个比本发明的阀门大致大2至3倍的阀门来排空的，该排气阀门闭合得太早，而在所建议的创造性的方法中，该方法最好是不用进行排气操作，多个微小的阀门相当精确地根据正确的定时来闭合。特别是这些微小的阀门不会闭合得太早，这一点对于安全方面的考虑来说是非常重要的，因为这些微小的阀门被安置在聚合物支流的尾部而不是在其开始流动的附近。必须承认，对于要100％防止侧向流动来说，这些阀门中的某些关闭得太晚了。这样所导致的圆形侧向流动突出物具有2.8mm的环形直径，约0.3mm的环宽，和约0.25mm的环高。因此，侧向流动突出物是如此得小以致至少对于大多数市面的轮胎的胎段来说，进行后处理来将侧向流动突出物去除是没有必要的。

对于制造时间，空间要求，和丢掉又太昂贵的废橡胶，所导致的节省是很有益的。这些节省超过了阀门的成本在硫化模具上所作的资金投资。特别是关于人力方面的节省已经使本发明的议院评论家们感到吃惊，他们起初担心在常规的研磨机上所节省的工时会被对硫化模具内的众多的阀门的维修要求大大超过。但是，令人惊奇的是，第一个实验硫化模具并没有对大约1600个小的阀门提出维修的要求。

相对于现有技术的流行的指甲形的(毛状的)侧向流动突出物在尺寸上得到大大地减小的所余下的侧向流动突出物在外观上与欧洲专利申请0311550中所公开的突出物的外观相当，如上面所讨论的那样。

在窄的或紧密的通气间隙方面与许多的现有技术的建议相比，用本发明的装置见不到橡胶的聚集物或烧过的(碳化过的)橡胶残余物。共同配合的阀座和阀板的令人吃惊的清洁运行是基于这样的事实，即一方面，渗入阀门间隙内的橡胶量会导致相对于进一步的橡胶流动的快速的和几乎完全的密封，因为阀门的堵塞会使每个间隙长度上所引入的橡胶的量要比前面建议经紧密的间隙通气的情况下的小得多，另一方面，因这样的事实，即因它们的脆弱性起初被视为易于断裂的突出物，并不会断裂，因为最好由一个弹簧实现的阀门的开启在硫化之后不会夹住突出物的任何部分。特别是，没有由吹制压力导致的橡胶压缩的后效应，这在常规的情况下会导致一般可见的夹住效应。

为了改善阀座和阀板处的两个最好是锥形的表面的清洁操作，可以用防粘连材料涂覆这些表面。建议使用聚四氟乙烯和聚二甲基硅烷作为防磨蚀材料，这可以从德国专利公开说明书3903899和欧洲专利0228652中大致地得知。

代替用弹簧进行强迫开启的方式，这涉及一种阀门驱动器，来代替通过成品轮胎和阀板之间的粘接力来拉动阀件的方式，还可以通过将空气注射入通气通道内的方式使用一种充气驱动器作为弹簧的等效物，但是，这种方法看起来似乎较昂贵。虽然欧洲专利甚0414630和美国专利4812281已经示出了为了取下轮胎的目的使用空气注射的方式，但是，在这些装置装并不存在阀门，因此没有阀门驱动器，也没有所公开的充气驱动支承件。

为了使本发明的硫化模具的制造较经济以及为了使阀门的更换较简单，在阀门可能失效的情况下，建议每个阀门具有其自身的最好是圆筒形的阀壳，阀门的所有的可移动的零件都连接到阀壳上，以便是“不可能松散的”。术语“不可能松散的”在此连接件中意味着没有单独的零件在从阀门制造商处向各地输送的过程中或在阀门的安装或卸下的过程中会丢失或掉下来。这并不意味着阀门是不可能拆卸的。至少在实验阶段，已经看出这样的优点，即对于定期检查的阀板可以很容易地例如用一个卡簧连接件拆卸下来(没有观测到阀门的失效)。在本文中公开了两个这样的实施例。

最好是，对于客车轮胎来说，阀壳12的外径介于2.0至6.0mm之间，最好是介于2.0至4.5mm之间，而对重型卡车轮胎来说，最好介于3.0至6.0mm之间。

由于拆卸阀门不是那么经常，因此建议使用压配合将阀门固定到模具段内来代替螺接。为此，在阀门的拆卸开的状态下，阀壳的外径比模具壁模具段上的对应的通气孔的内径大。对于阀壳直径为3.5mm的情况来说，相对于孔过盈尺寸应该是50至150μm。对于较大的阀壳直径来说，它应该对应地大些，而对应于较小的阀壳直径来说，它应该相应地小些。该过盈尺寸与用于阀壳的钢和用于带有接纳孔的模具的段的铝材料的配对有关。对于熟悉现有技术人来说，更刚硬的材料的配对性，例如钢/钢，该过盈尺寸可以选择得相应的小。

最好是，本发明的硫化模具的每个阀门在背离硫化模具的内侧的阀轴的一侧处设置有一个冲程限制件。此冲程限制器将阀件进入开启位置的冲程，最好是，对于客车轮胎模具中的阀门来说，限制在0.3至1.2之间的冲程，而对于重型卡车轮胎来说，限制在0.5至2.0mm之间的冲程。阀门的开启运动受到限制的冲程在下面的说明中将称为阀门冲程。对运动进行这样的限制，就有可能与自由拉伸弹簧长度配合，使该弹簧在其力导引表面处总是处在拉或压载荷作用下，其中该自由拉伸弹簧长度比弹簧在最宽位置处的安装长度大。这可以简单和有效的方式避免弹簧发出卡搭卡搭声，以游隙进行的弹簧连接会发出这种卡搭卡打声。此外，对于太长的阀门冲程来说，阀门的闭合会出现迟滞，从而导致在最好是锥形的配合密封表面之间有大量的过量突出物。

尽管在所有进行加热的实验中，所有的阀门都正常地工作，但是，还是希望使阀件具有观测和替换的可能性。因此，对于阀件应该是分别可从阀壳上取下的，对于没有阀壳而是直接地安置在相应的模具段中的阀件安排来说，甚至在设置了一个用于限制阀门冲程的冲程限制件时，应该是可从模具段上取下的。但是，特别是这种冲程限制件通常会妨碍阀件在朝硫化模具的内侧的方向上拆卸下来。

作为解决此问题的一种方法，建议以可拆卸的方式，例如用配合螺纹，在阀轴处设计冲程限制件的连接件(对接面)。为此，阀轴背离硫化模具的内侧的端部可以设置有外螺纹。盘式的对接件可以设置一个通孔以便由外螺纹予以接纳并且接着可以用一个螺母固定在其上。为了减少零件的数量，还可以在对接盘上提供具有用于与阀轴的外螺纹配合的配合内螺纹的通孔。

为了便于快速地操作，建议提供卡簧连接件形式的冲程限制件，这种连接在阀轴和阀壳，即各个相应的模具段之间具有游隙。因此，所有的阀件可以在没有拧松几百个螺纹连接的情况下拆卸下来。每个阀件的卡簧连接件应该设计成在硫化模具的内侧的方向上的猛力的拉动会导致拆卸，并且在相反的方向上的猛力按压可导致其的安装。

结合附图从下面的说明中可以更清楚地了解本发明的目的和优点，其中：

图1a以纵向截面图的形式示出了模具段的左半部分在轮胎的胎面部分进行模压的部位，在模具壁的每个通气孔内设置有一个阀门，并且未硫化的轮胎没有贴靠在模具上；

图1b以纵向截面图的形式示出了模具段的同样半部，但是未硫化的轮胎已经贴靠到模具上了，因此所有的通气阀门都已经处在闭合的位置上；

图2在同样的截面上以20∶1的比例示出了单独一个通气阀门，其在面朝硫化模具的内侧的一侧上有螺纹对接件以便限制阀门的开启冲程；

图3在同样的截面上以20∶1的比例示出了单独一个通气阀门，其阀门冲程的冲程限制件形成有给定的游隙，该冲程限制件是一种卡簧连接件的形式，它包括一个作为一个独立的零件的定位弹簧；

图4a以同样的比例示出了图3所示的取下后的定位弹簧；

图4b以类似的方式示出了图3所示的定位弹簧的另一种实施例；和

图5以类似于图3的方式示出了一个带有一个冲程限制件的阀门，该冲程限制件形成有给定的游隙并且是一种卡簧连接件的形式，借此，卡簧连接件所需要的弹簧作用不是通过弯曲一个独立的定位弹簧来获得，而是通过弯曲阀轴的带有槽缝的下端来获得。

现在将借助图1至图5所示的若干特殊的实施例来对本发明进行详细的说明。

图1a以纵向截面图的形式示出了本发明的硫化模具1的一个模具段10的左半部。在此实施例中的硫化模具1，如常规的那样而不是本发明所要求的，在胎面部分上沿径向分开，使得模具段10是可沿径向移动的。所示的模具段10是轮胎的胎面成形部位的一部分。通常，沿径向分开的模具在胎面部位具有7至13个模具段10，因此，用于客车轮胎的模具一般具有7或9个模具段，用于轻型卡车轮胎的模具一般具有9或11个模具段，而用于重型卡车轮胎的模具一般具有11或13个模具段。

与具有转动轴线的水平位置的成品轮胎的功能位置不同，硫化模具一般被安排成一种具有转动轴线为竖直位置的水平结构形式。未硫化的轮胎较易于以此种方式插入，而硫化轮胎更易于以此种方式取下。模具的两个侧向部分因此被称为顶部模具部分和底部模具部分。

可径向移动的模具段10以及没有示出的侧向部分是要求通气的。但是，每个表面面积所要求的通气孔的数量在侧向部分上要比模具段10内小，因为轮胎所要成形的形状并不如在侧向部分处那样的复杂。最好是，在轴向可移动的侧向模具部分10上的通气是以相同的阀门3进行的，这些阀门3也设置在径向可移动的模具段10上。由于除了通气孔2的布置没有那么紧密外，在径向可移动的模具段和轴向可移动的侧向部分10的通气之间不存在差异，这里标号10用于标示两种类型的模具部分。

重要的是要注意到，在每个通气孔2中安置有一个阀门3。图1所示的模具段10内没有插入未硫化的轮胎。因此，由压力较弱的弹簧11偏压的所有的通气阀门3都是开启的，该弹簧更详细地示出在图2中。从图2中可以见到，阀板6因此在径向上朝内延伸到硫化模具的内侧。

用于达到开启位置的恢复弹簧11应该是尽可能地弱，但是又要达到所要求的那样强，这要考虑到重量，摩擦和制造公差的因素。为了可靠地达到开启位置，根据所进行的实验，当预应力，更准确地说是恢复弹簧的预压力是阀件的自身重量和弹簧一半重量之和的1.5倍时就足够了。

未硫化的轮胎14实际上是以已知的方式插入到如图1a所示具有敞开的通气通道2的模具内的，因为阀门3是处在开启的位置上。

图1b以类似于图1a的视图示出了这样的状态，即在残余的凸起部分的端部处，未硫化的轮胎在正要与模具1的沟槽的底部接触时进行压印和硫化，该模具模压出轮胎胎面的突出部分(胎纹，胎肋)。多数的通气通道2都通向模具内侧处的沟槽底部。已经具有某种尺寸稳定性的橡胶材料的接触抵抗相应的压力弹簧11的弱阻力迫使阀门3进入闭合的位置(如所示的那样)。

术语“残余的凸起部分”是指未硫化轮胎的总的凸起部分的余下的凸起部分。在硫化模具内的凸起是通过吹制的方式实现的，并且导致胎面胎纹纹样的模压，或对于非常深的胎面和/或非常抗拉的加强件，导致模压过程的完成。

图2是以与图1同样的截面以20∶1的比例示出一个具有一个阀件4的单独的通气阀门3。该阀件4包括一个阀板6和一个阀轴5。恢复弹簧11对中地设置在阀板6的台肩处。为了限制阀门的开启冲程，一个冲程限制件或具有内螺纹的对接件13被拧到阀轴5的背朝硫化模具的内侧的相应的端部的外螺纹上。

阀板6包括一个基本上平的端面8，该端面与模具的内侧的形状配合。未硫化的轮胎在残余凸起的过程中停留在此端面8处。阀板6另外还可以是一个以其直径和以其锥角与内锥形表面9配合的截锥体7。相对于代表阀件的纵向轴线的点划线所形成的锥角应该介于15°和60°之间。特别适合的角度是所示的22°角。

为了改善有关模具制造的后勤供应工作，例如，与阀门制造商有关的整个阀门制造的外部供应(outsourcing)，建议如此处所示的那样，将每个阀件4设置在一个独立的基本上圆筒形的阀壳12内。压力(恢复)弹簧11和对接件13一起形成一个构件，该构件包括阀门3的所有的零件，使得它们不会丢失。这种阀门3可以由阀门制造商完全地安装好，并且可以由模具制造商从硫化模具的内侧插入到准备好的相应通气孔内。

这样的插入最好是通过将阀门敲入一个小孔内的方式进行。这会导致一种压配合。为了一方面提供足够的固定作用，另一方面提供不会破坏模具段的拆卸可能性，实际上已经证明，使阀壳具有3.5mm的外径D和使孔具有3.35mm的内径d(见图1a)是成功的。为了便于进行夯实动作，阀壳12在背离模具的内侧的端部处具有一个锥形部分是有利的。恢复弹簧11最好是具有大约10个自由的绕圈的螺旋弹簧的形式，在每一端都设置有一个额外的紧圈。通过使弹簧的绕圈具有较大的节距，似乎可以对每个开启和闭合冲程使阀件绕点划线代表的纵向轴线作一个小的转动。因此，对于一个延长的周期，可以使整个阀板的圆周边上有特别均匀的闭合作用。

当采用图2的变型时，阀门3没有阀壳，这样锥形内表面9可通过钻孔或切削直接设置在模具段的壁的相应的部位上。

图3以与图2同样的截面以同样的比例20∶1示出了一个独立的通气阀门3，该阀门3具有一个卡簧连接件形式的阀门限制件用于以给定的游隙限制阀门冲程h。阀门限制件包括作为一个独立的零件的定位弹簧16。在如图所示的阀门的较敞开的位置处，具有面朝模具的内侧的轴环18的截锥的锥形表面18.1的阀轴5与定位弹簧16的朝内取向的自由端16.1的端面16.3进行接触。此端面16.3背离模具的内侧。轴环18被连接到阀轴5的背离模具的内侧的端部上。

图4a以同样的比例以平面图的形式示出了此定位弹簧16，该弹簧具有朝外设置的C形主部分16.2，该主部分可以被压缩到这样的程度，使得弹簧16可以从背离模具的内侧的一侧，即在图3中从下侧，插入到阀壳的内侧，在那里它卡到设置在阀壳12的内侧上的沟槽15中，对于没有阀壳的设计，则是插入到沿垂直于阀门3的纵向轴线延伸的平面上的模具段内的通气孔内。定位弹簧16具有向内取向的可弹性变形的自由端16.1，该自由端设计成在它们被释放后可以与图3所示的阀轴5的沟槽15啮合。自由端16.1彼此靠得足够得近，以使在弹簧16的背离模具内侧的表面16.3与轴环18的面朝模具内侧的表面18.1接触后，还存在抵抗阀件4取下的阻力。最好是，在另一方面，自由端16.1应该隔开得足以使阀件4可以移动而不会沿点划线所代表的纵向轴线卡死在对接面18.1和17.1之间。

从图3中可以看见，这些自由端16.1在将阀轴5从模具内侧的方向通过轴环18的锥形导引表面18.2安装时是隔开的，该锥形导引表面设置在轴环18的背离模具内侧的端部上。轴环18被连接在阀轴5的背离模具内侧的端部上。在越过了轴环18的最厚的部分后，自由端16.1再次靠近，同时沿反向取向的锥形表面18.1滑动，使得阀轴5只可以花费很大的力(具体地说是用大于弹簧11的力)才能在朝模具内侧的反向方向上取下。为了在安装阀件4时将弹簧16更加牢靠地固定住而不会从沟槽15中脱开，可以从背离模具内侧的一侧克服弹簧的弹力将一个套筒压紧或拧上。

朝内的自由端16.1啮合阀轴5的沟槽17。沟槽17划分为由锥形表面18.1限定的背离模具内侧的一侧和由最好是平的表面17.1限定的面朝模具内侧的一侧。沟槽17的沟槽宽度w17比弹簧16的厚度大某个量。该量稍稍大于阀门冲程h，使得在阀门3的闭合位置上，沟槽17.1的跟随着闭合运动的端面并不会拉伸到弹簧16的面朝模具内侧的端面16.4处。借此，就避免了在阀门冲程的限制上的过度的限定，并且阀板6的锥形外表面7就可以很容易地导引到锥形内表面9内。这就实现了阀门3的完美的闭合，并且消除了阀板6的端面8和模具内侧的环绕表面之间的位移。这点从理论上在沟槽宽度w15根据下面的公式相应地较大时还可以用较小的沟槽宽度w17来达到：

w17+w15=2w16＞h

但是，主部分16.2必须是可相对于阀壳12位移的，这还可在阀门的径向方向上导致附加的游隙，并且导致倾向于产生相应的波动的摩擦系数。因此，w16最好只稍稍小于w15，使得能够提供插入所要求的约20μm的游隙。这样上述公式就可以简化为：

w17-w16＞h

图4b以类似于图4a的形式示出了定位弹簧16的这样一种变型，其中以标号16.5标示的C形主部分设置有不向内延伸而是向外延伸的自由端，这些自由端用标号16.6标示。自由端16.6设计成在阀壳处与沟槽15啮合，而C形部分设计成与阀轴5的沟槽17啮合。

图5以类似于图3的形式示出了一个通气阀门3，其具有一个具有限定的游隙的卡簧连接形式冲程限制件，借此，卡簧连接所要求的弹性压缩还可以通过弯曲来达到，但是，不是象弯曲的单独的定位弹簧那样，而是象弯曲阀轴5的背离模具内侧并且处在图5的底部处的开有槽缝的端部那样进行弯曲。

为了节省制造成本，最好是通过一个单一的槽缝19来获得这种开槽。在此实施例中，槽缝19必须具有足够的宽度，以便允许两个余下的舌片在通过阀壳12背离模具内侧的孔12.1插入阀轴5和从其中取出时在所示的纵向截面上以及在垂直于该截面延伸的阀门3的纵向截面上有足够的压缩冲程。(后一个横截面平面是整个模具1的横截面平面)。但是，当轴环18在槽缝的附近比较平坦即从阀轴5的余下的表面上突伸得较少时，或者当单个槽缝19用在阀轴5的背离模具内侧的端部处设置两条交叉槽缝来代替时，也可以采用更窄槽缝的实施例。

轴环18在阀轴的背离模具内侧的端部处具有一个面朝模具的内侧的限制表面18.1。此限制表面起用于限制阀门开启冲程的对接表面的作用，并且设置成在所要求的开启位置上，该位置对于约2.8mm的阀板直径和相对于纵向轴线的22°锥角应该要求约0.5mm的阀门冲程，如图所示的那样，顶压在阀壳12的背离模具内侧的表面上，或对于没有阀壳的实施例顶压在一个等效的表面上。用此对接表面就限制了开启冲程。

反向的运动，即闭合运动，完全不受轴环18的限制。冲程的限制可以专门通过阀板6与锥形内表面9接触的锥形外表面7来获得。

为了拆卸这种阀件4，对于所示的对接表面18.1的较佳的锥形实施例来说，在模具内侧的方向上在阀板6处用力拉动就足够了。否则，就要求用另一只手弹性地压缩阀轴5的舌片到这样的程度，使得它可以通过阀壳12的开孔12.1。

为了安装，轴环18的另一个限制表面18.2的锥形实施例以类似的方式设计就可以了。这样，用力按压就足够了。

在阀轴5的背离模具内侧的端部处的槽缝19的深度要小到与所形成的舌片的刚性配合足以提供抵抗阀件无意的脱落的阻力，但是，另一方面，又要大到足以使舌片的弹性足够允许很轻易地进行拆卸。

详细描述的实施例给熟悉现有技术的人提供了本发明的全面的知识。但是，所要求保护的并不是由所提供的细节来限定。本发明的要点简单地说在于在轮胎的硫化模具的数百个通气孔中的每一个孔中插入一个阀门，借此，每个阀门由未硫化轮胎的拉伸表面予以闭合，并且在取下硫化轮胎时而开启。

当然，本发明根本不限定于申请文件和附图的具体的公开内容，而是包含在所附权利要求书的范围内的任何变更。

Claims (25)

1．用于硫化模具(1)的通气孔(2)中的通气阀门(3)，

所述通气阀门(3)具有一个可移动的阀件(4)，所述阀件(4)带有一个阀轴(5)和一个阀板(6)；

所述阀件(4)通过压在所述阀板(6)的侧边的压力而迫近闭合位置，所述侧边面向所述硫化模具(1)的内腔，所述通气阀门(3)可装入所述硫化模具(1)的内腔中；

在所述阀板(6)不受到来自所述内腔的压力的作用时所述阀件(4)相反地可通过一个弹簧(11)而移动到敞开位置；

所述阀件(4)的移动范围受到一个冲程限制件(16和18)的限定，所述冲程限制件(16和18)设置在所述阀门(3)朝向离开所述内腔的端部，所述冲程限制件限定所述阀件(4)在一个路径上到所述敞开位置的运动，所述路径小于2毫米；其特征在于：

所述冲程限制件构造成卡簧连接件(16和18)以供拆卸所述阀件(4)，且所述冲程限制件构造成在所述阀轴(5)为一方和在所述硫化模具(1)的一个模具段(10)中的阀壳(12)为另一方之间具有游隙，或者，在所述阀件(4)构造成没有阀壳的设计情况下，则在所述阀轴(5)为一方和直接地在相应的所述硫化模具(1)的所述模具段(10)为另一方之间。

2．如权利要求1所述通气阀门(3)，其特征在于：所述定位弹簧(16)为一个C形弹簧片，所述定位弹簧(16)设置在所述阀壳(12)中，或设置在所述硫化模具(1)的所述模具段(10)中。

3．如权利要求2所述的通气阀门(3)，其特征在于：所述定位弹簧(16)直接与所述阀轴(5)的相应的表面(17.1,18.1)协同工作而构成所述冲程限制件。

4．如权利要求1所述的通气阀门(3)，其特征在于：所述卡簧连接件的弹簧件(18,19)设置在所述阀轴(5)上。

5．如权利要求4所述的通气阀门(3)，其特征在于：所述弹簧件(18,19)直接与所述阀壳(12)的周缘表面协同工作，或者直接与所述硫化模具(1)相应的所述模具段(10)协同工作。

6．如权利要求1所述的通气阀门(3)，其特征在于：所述弹簧件(16,18,19)构造成一种弯曲的弹簧。

7．如权利要求6所述的通气阀门(3)，其特征在于：在所述阀壳(12)内侧，或者在没有阀壳的情况下，在远离所述模具内腔的侧面的通气孔的壁上，在垂直于所述阀壳(12)的纵轴的平面内设置一个具有一个宽度(w15)的沟槽(15)，所述弯曲的定位弹簧(16)置入所述沟槽(15)内，所述定位弹簧(16)啮合在所述阀轴(5)外部的宽度(w17)的沟槽(17)，所述两个沟槽宽度(w15，w17)中的至少一个沟槽宽度大于弯曲的所述定位弹簧(16)的厚度(w16)，并大到如此程度，使得由宽度组合(w17+w15-2xw16)确定的游隙至少和所述阀门冲程(h)一样大小。

8．如权利要求3所述的通气阀门(3)，其特征在于：所述定位弹簧(16)构造成弯曲的弹簧并呈C字形，所述定位弹簧(16)在其C字形区域(16.2)的两个端部分别延续成向内取向部分(16.1)，或成向外取向部分(16.6)，而所述两个部分(16.1或16.6)的距离尺寸为可以啮合在所述阀轴(5)的所述沟槽(17)或所述阀壳(12)的所述沟槽(15)中。

9．如权利要求5所述的通气阀门(3)，其特征在于：所述定位弹簧(16)构造成弯曲的弹簧并呈C字形，所述定位弹簧(16)在其C字形区域(16.2)的两个端部分别延续成向内取向部分(16.1)，或成向外取向部分(16.6)，而所述两个部分(16.1或16.6)的距离尺寸为可以啮合在所述阀轴(5)的所述沟槽(17)或所述阀壳(12)的所述沟槽(15)中。

10．如权利要求5所述的通气阀门(3)，其特征在于：所述阀轴(5)在远离所述模具内腔的端部具有一个轴环(18)，所述轴环(18)具有朝向所述模具内腔的限制表面(18.1)用作限制所述阀孔的限制表面；在所述阀轴(5)远离所述模具内腔的端部设置有槽缝(19)，以使所述轴环(18)的宽度可弹性地改变，使得通过挤压所述轴环(18)，便可在朝向所述模具内腔的方向上将所述阀件抽出。

11．如权利要求6所述的通气阀门(3)，其特征在于：所述阀轴(5)在远离所述模具内腔的端部具有一个轴环(18)，所述轴环(18)具有朝向所述模具内腔的限制表面(18.1)用作限制所述阀孔的限制表面；在所述阀轴(5)远离所述模具内腔的端部设置有槽缝(19)，以使所述轴环(18)的宽度可弹性地改变，使得通过挤压所述轴环(18)，便可在朝向所述模具内腔的方向上将所述阀件抽出。

12．如权利要求10所述的通气阀门(3)，其特征在于：所述轴环(18)朝向所述模具内腔的限制表面(18.1)为截头锥形，使得朝向所述模具内腔方向有力地抽出所述阀件(4)便可自动造成所要求的对所述轴环(18)的挤压，以便拆卸所述阀件(4)。

13．如权利要求11所述的通气阀门(3)，其特征在于：所述轴环(18)朝向所述模具内腔的限制表面(18.1)为截头锥形，使得朝向所述模具内腔方向有力地抽出所述阀件(4)便可自动造成所要求的对所述轴环(18)的挤压，以便拆卸所述阀件(4)。

14．如权利要求10所述的通气阀门(3)，其特征在于：所述轴环(18)在远离所述模具内腔的限制平面(18.2)为截头锥形，使得有力地将所述阀件(4)压入所述阀壳(12)的内锥面(9)或所述模具段(10)，便可自动造成所要求的对所述轴环(18)的挤压，以便安装所述阀件(4)。

15．如权利要求11所述的通气阀门(3)，其特征在于：所述轴环(18)在远离所述模具内腔的限制平面(18.2)为截头锥形，使得有力地将所述阀件(4)压入所述阀壳(12)的内锥面(9)或所述模具段(10)，便可自动造成所要求的对所述轴环(18)的挤压，以便安装所述阀件(4)。

16．如权利要求10所述的通气阀门(3)，其特征在于：所述轴环(18)具有非圆的端部截面，其在远离所述槽缝的周边区域的直径要大于在所述槽缝附近的直径。

17．如权利要求11所述的通气阀门(3)，其特征在于：所述轴环(18)具有非圆的端部截面，其在远离所述槽缝的周边区域的直径要大于在所述槽缝附近的直径。

18．如上述权利要求1至17中任意一项所述的通气阀门(3)，其特征在于：在没有从所述内腔方向上的压力压在所述阀板(6)上时，将所述阀件(4)移动到敞开位置的所述弹簧(11)为一个卷绕弹簧，所述弹簧(11)设置成同心地环绕所述通气阀门(3)的所述阀轴(5)。

19．如上述权利要求1至17中任意一项所述的通气阀门(3)，其特征在于：在没有从所述内腔方向上的压力压在所述阀板(6)上时，将所述阀件(4)移动到敞开位置的所述弹簧(11)在所述内腔-侧边延伸直到所述通气阀门(3)的所述阀板(6)，在所述通气阀门(3)处于闭合位置时，所述弹簧(11)受压缩。

20．如上述权利要求18所述的通气阀门(3)，其特征在于：在没有从所述内腔方向上的压力压在所述阀板(6)上时，将所述阀件(4)移动到敞开位置的所述弹簧(11)在所述内腔-侧边延伸直到所述通气阀门(3)的所述阀板(6)，在所述通气阀门(3)处于闭合位置时，所述弹簧(11)受压缩。

21．如上述权利要求1至17中任意一项所述的通气阀门(3)，其特征在于：每一个所述通气阀门设置在自己的车轮胎花纹区域，所述通气阀门(3)的所有相对于所述阀壳(12)可移动的部件(4,11)保持固定；且所述阀壳(12)在用以生产汽车轮胎的在模具内具有外径(D)为2至4.5毫米，而在用以生产用于载重卡车的在模具内外径(D)为3至6毫米。

22．如权利要求18所述的通气阀门(3)，其特征在于：每一个所述通气阀门设置在自己的车轮胎花纹区域，所述通气阀门(3)的所有相对于所述阀壳(12)可移动的部件(4,11)保持固定；且所述阀壳(12)在用以生产汽车轮胎的在模具内具有外径(D)为2至4.5毫米，而在用以生产用于载重卡车的在模具内外径(D)为3至6毫米。

23．如权利要求19所述的通气阀门(3)，其特征在于：每一个所述通气阀门设置在自己的车轮胎花纹区域，所述通气阀门(3)的所有相对于所述阀壳(12)可移动的部件(4,11)保持固定；且所述阀壳(12)在用以生产汽车轮胎的在模具内具有外径(D)为2至4.5毫米，而在用以生产用于载重卡车的在模具内外径(D)为3至6毫米。

24．如权利要求20所述的通气阀门(3)，其特征在于：每一个所述通气阀门设置在自己的车轮胎花纹区域，所述通气阀门(3)的所有相对于所述阀壳(12)可移动的部件(4,11)保持固定；且所述阀壳(12)在用以生产汽车轮胎的在模具内具有外径(D)为2至4.5毫米，而在用以生产用于载重卡车的在模具内外径(D)为3至6毫米。

25．用以生产轮胎(14)的硫化模具(1)，其具有多个通气孔(2)，所述通气孔设置在所述模具区域内，所述区域压印待硫化的车轮轮胎的花纹，所述通气孔包含如上述权利要求中任意一项所述通气阀门(3)。

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